IO模型及详解io多路复用

IO模型大致可分为四类：同步阻塞IO(Blocking IO)、同步非阻塞 IO（Non-blocking IO）、 IO 多路复用（IO Multiplexing）、异步 IO（Asynchronous IO）。

java开发层面的IO分为两种面向流(Input/Output Stream)和面向缓冲区(Buffer)，面向流则为BIO，面向缓冲区则为NIO（New IO）NIO依赖操作系统底层select/poll/epoll函数。
java中的NIO，所谓非阻塞，意思是通道（channel）的概念，缓冲区（buffer）可在同一通道内读写操作。

什么是 IO 多路复用？指的是一个进程/线程可以同时监视多个文件描述符（一个网络连接，操作系统底层使用一个文件描述符来表示），一旦其中的一个或者多个文件描述符可读或者可写，系统内核就通知该进程/线程。在 Java 应用层面，如何实现对多个文件描述符的监视呢？需要用到一个非常重要的 Java NIO 组件——Selector 选择器。

io多路复用

可以解释为，Reactor设计模式，其运用操作系统底层select poll epoll模型，用户态进行系统调用（select poll epoll），切换为内核态，内核态监听事件返回给用户态应用系统，返回int为监听的几个连接发生了事件变化。

select

select系统调用有一个重要的参数fd文件描述符，即你要监听哪些文件描述符（连接），文件描述符集合rset用一个bitmap位图表示，位图大小为1024，即最多只能监听1024个客户端连接。
当发起系统调用时，会将rset拷贝到内核态，然后内核态监听有没有数据可以处理，监听的所有文件描述符都没有数据的话会一直阻塞，知道有数据，将有数据的fd索引置一，然后返回给用户态。

操作系统根据中断信号感知哪个文件描述符有数据，而用户态应用通过系统调用select获取哪些文件描述符有数据等待处理。

poll

Poll工作原理与select基本相同，不同的是将位图改成结构体数组，也有资料说链表，没有了最大1024限制，依然有fd集合的拷贝和O(n)的遍历。

epoll

为了解决fd集合拷贝问题，epoll采用用户态与内核态共享epoll_fds集合，当调用epoll_wait系统调用时，内核态会去检查哪些fd有事件，检查完毕后会将共享的epoll_fds集合重排序，将有事件的fd放在前面，并返回有事件的fd个数。
客户端收到返回个数，就不需要全部遍历，而是直接处理fd集合（红黑树）。
1、创建一个epoll, int epoll_create(int size)

2、注册监听函数int epoll_ctl（）

3、等待文件描述符int epoll_wait